某智能變電站開關柜二次回路故障查析

王赫　楊光　王玉景

摘 要：文章介紹了110kV西區智能變電站先期調試過程中，發現的10kV金屬鎧裝中置手車式開關柜二次回路的幾類故障和隱患，即控制回路斷線告警拒發、手車到位開關誤合閘及電動手車失控返回等問題，分析了它們的原因所在（即二次回路錯接問題）及對應的解決辦法，同時也提出了在制造、設計與接收環節中應當注重的事項。

關鍵詞：控制回路斷線；開關誤合閘；電動手車到位失控

引言

開關柜用于接收和分配電能，而金屬鎧裝中置手車式開關柜是其中運用最為廣泛的一類，它一般由母線室、斷路器室、電纜室及繼電儀表室組成，最為核心的一次設備便是斷路器室的開關與手車，其好壞直接關系到運維、檢修工作的安全性。而它們的相關故障或隱患除了本身硬件問題之外，二次回路接線錯誤也是一重要原因，不容忽視。

文章主要介紹南京供電公司110kV西區智能變電站金屬鎧裝中置手車式開關柜調試過程中控制回路斷線告警拒發、開關誤合閘及電動手車失控返回這幾類故障的分析、排查過程，希望能對運維、檢修人員相關工作提供幫助。

1 控制回路斷線時拒發告警信號

正常情況下，不論開關處于何狀態，TWJ和HWJ必有一個帶電，使得其中一個常閉接點打開，輸出狀態為0。若操作電源斷開，或者開關跳閘狀態時合閘回路不通，或者開關合閘狀態時跳閘回路不通，則TWJ和HWJ都將失電，常閉接點串聯回路導通，輸出狀態為1，此時發控制回路斷線告警。

處于分閘狀態的開關，若出現控制回路斷線時，則表明合閘回路的完整性被破壞，不能電動合閘；而處于合閘狀態的開關，若出現控制回路斷線時，則表明跳閘回路的完整性被破壞，不能實現電動分閘及保護裝置自動跳閘。

本次開關柜調試過程則發現了兩類控制回路斷線告警拒發情況

1.1 部分開關柜手車處于中間位置時不發控制回路斷線告警

1.1.1 正常控制回路斷線告警邏輯說明

當手車處于中間位置時應當發控制回路斷線，原理說明：參見圖2，當開關柜手車處于中間態時（即拉出或推入過程中，此時開關為分），其輔助常開接點S9及常閉接點S8都會打開，導致合閘回路斷開，跳位繼電器TWJ（由航空插頭32觸點接入，參見圖2方形標識）失電，其常閉接點導通。

此時由于開關為分，開關常開輔助接點斷開，跳位繼電器HWJ也不會帶電，其常閉接點導通。那么HWJ、TWJ常閉輔助接點串聯回路就會導通，就地保護測控裝置和遠方后臺都會收到控制回路斷線告警，這同時也是金屬鎧裝中置手車式開關柜控制回路斷線調試的一項重要內容。

1.1.2 現場故障及原因查析

但在調試西區變10kV部分開關柜時，發現當手車當處于中間位置時，并不發控制回路斷線，保護測控裝置和遠方后臺都沒有相關告警！

故障原因：經過反復排查并對照廠家斷路器二次圖紙（參見圖2圓形標志），發現真空開關控制板上跳線錯誤！誤用了JP1跳線，使得圖中a、b接通，導致S8、S9被短路，未接入相關控制回路，不能起到相應斷路器電氣閉鎖功能（即在手車處于中間位置時，斷路器合閘回路斷開，防止電動合閘）。

解決辦法：解開JP1，使用JP7與JP5，讓b、c互聯，a、e互聯（實物參見圖3），問題消失。

1.2 開關未儲能時不發控制回路斷線告警

1.2.1 開關未儲能時發控制回路斷線相關原理說明

查看圖2可以發現當開關分閘且未儲能時候，因未儲能輔助接點S1斷開，TWJ回路將失電（由航空插頭32觸點接入，參見圖2方形標識），其常閉節點變閉合。此時因為開關分閘，所以HWJ回路為斷開狀態，其常閉節點也閉合。這樣控制回路斷線回路就會導通并告警。此措施可以幫助工作人員快速判別是由于斷路器未儲能導致開關不能合閘。

1.2.2 現場故障及原因查析

但是西區變10kV開關柜當開關分閘并且彈簧未儲能時并不發控制回路斷線告警。

故障原因：經過仔細排查發現，其未儲能輔助接點S1未按圖2接至合閘線圈HQ下端，而是接到S2下端，導致開關分閘并且未儲能時，TWJ回路并沒有經過S1，而是直接由“斷路器常閉接點”→“合閘線圈”→“負極”導通，TWJ繼電器常閉接點打開，進而導致圖1中的控制回路斷線判斷回路失電，不判控制回路斷線！

整改辦法：將S1移到圖示位置，問題解決。

1.3 反映的問題與防范辦法

從這兩類故障可以發現開關柜廠家的安裝質量存在問題，并且缺乏完備的出廠試驗。除此之外用戶方接收人員也應當在廠家出示出廠試驗報告的情況下才能夠接收相關設備，以提高后期的安裝、調試效率。

2 變二側開關柜手車到位后開關誤合閘

2.1 相關現象與排查過程

故障現象：當變二側開關柜手車一到達試驗位置，開關立即偷合。

這就造成了每當手車到位（此時開關為分），手車輔助接點S8或S9有一個必定合，使其不受操作箱控制，直接接通+KM電源（參見圖5），造成合閘回路通電，進而開關誤合閘！而正常情況下由于沒有合閘控制信號其合閘回路上端和+KM是斷開的，不會合閘。

解決方法：通過將合閘回路以及合閘電磁閉鎖回路的正負極對換，問題消除。

2.2 反映的問題與防范辦法

這類開關偷合故障同時也暴露了廠家與設計單位間的溝通不夠，設計人員可能并不知道設計圖紙中的兩處S8、S9其實為一處，被閉鎖電磁鐵回路和合閘回路共用（設計圖紙就原理上而言是沒有問題的），但如果實際接線安裝設計圖進行的話，就會引起誤合閘，甚至會導致直流控制回路短路故障。

所以在工程設計階段，設計院、設備廠商間要積極溝通、交流，防止類似模凌兩可情況的出現。

3 手車電動操作到位后不停止

3.1 電動手車介紹

為進一步減少變電運維工作量，提高無人值守能力，操作頻繁的10kV、 20kV系統應當可以在現場“無人”情況下實現完整的停、送電及檢修準備工作，這就要求斷路器手車及接地開關可以實現遠方電動遙控，這也是實現智能變電站開關柜順控操作的技術保證。

目前各廠家基本都是采用了底盤安裝電機，電機驅動渦輪蝸桿，蝸桿帶動套在傳動軸上的離合器動作，離合器帶動傳軸旋轉，通過鏈傳動帶動軸，齒輪傳動帶動絲桿旋轉，絲桿帶動底盤車運動。而借助電動手車控制模塊，即可實現電動手車的遠方遙控。

而南京供電公司110kV西區智能變電站也正使用了此類電動手車。

3.2 現場問題及其查析

現場問題：分段手車柜手車電動搖入后不停止，反而自動返回到試驗位置。

問題排查：首先分析是否為相關限位開關輔助接點相關端子松動導致，但是仔細測量后并沒有類似問題。當排查到開關柜繼電儀表室內空開時，發現7DK空開為分，推上后重新電動搖入，手車正常到位，問題消失。

原因分析：新式開關柜手車的電動控制是通過手車控制模塊完成，手車電機的啟停受到手車工作、試驗位置的限制。參看圖7可以發現手車控制模塊的手車工作位置輸入是手車工作位置輔助接點S9通過KB1中間繼電器擴展而來，而其電源由7DK空開供給。當7DK未推時，S9擴展繼電器KB1將失電，造成手車控制模塊會一直判斷手車還未到搖入到位，故電機不會停止。

而手車電動操作到試驗位置時會停，是因為手車電動控制模塊的手車試驗位置直接通過手車輔助接點S8判斷，不會出錯。

自動返回原因：但為何手車到位后會自動反轉？電機保護回路嗎？查閱廠家資料并現場試驗后發現，電動手車廠家為了防止手車電動推動斷路器由“試驗”向“工作”位置行進時出現故障，設計了專用離合器，在出現卡滯時（如手車到位后，不行前行），離合器自動脫開，電機空轉，并依靠時間繼電器控制電動手車自動返回到“試驗”位置。

3.3 隱患整改措施

3.3.1 在手車工作位置S9的輔助接點夠用的情況下，盡量直接使用硬接點接入到手車控制模塊。

3.3.2 在S9的輔助接點不夠用的情況下，可將擴展繼電器KB1的電源由手車控制模塊的1DK3空開供給，保證與手車控制模塊的供電一致性。

4 結束語

文章介紹了110kV西區智能變電站10kV金屬鎧裝中置手車式開關柜一系故障與隱患：即控制回路斷線告警拒發、手車到位開關誤合閘及電動手車失控返回。它們的相關排查、分析過程，對于運維、檢修人員處理類似二次回路問題有一定的借鑒意義。

而每類故障與隱患之后的注意事項及防范、整改意見，也應當引起設備廠商、設計人員、接收人員的注意：作為設備廠商要提升安裝質量水平、加強各類出廠試驗；設計人員要加強與設備廠商的溝通交流，弄清實際設備，避免模凌兩可情況出現；用戶方接收人員則要把好關口，在設備廠商出示齊全的必要的試驗報告情況下才能接收相關設備，以提升后期調試效率。

參考文獻

[1]國電南自有限公司.110kV西區變電站10kV真空開關二次原理、接線圖[Z].2013.

[2]南京蘇逸實業有限公司設計院.110kV西區變電站10kV開關柜控制信號回路圖[Z].2013.

作者簡介：王赫（1981-），男，江蘇，工程師，從事變電運維方面工作。

楊光（1983-），男，湖北，工程師，從事變電運維方面工作。

王玉景（1977-），女，江蘇，工程師，從事變電運維方面工作。